硅异质结电池界面处理关键工艺的研究

薄膜硅/晶体硅异质结(HIT)太阳电池是界面器件,其界面性质直接决定器件的性能.本文采用简化的RCA清洗并结合氧化膜保护工艺对硅片进行前期处理;采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)制备薄膜硅/晶体硅异质结;通过光发射谱(OES)研究了PECVD在不同的匹配速度下起辉基元浓度随时间的变化,证实了基元浓度的不稳定对电池界面性质有一定的影响;分析了退火工艺对异质结的界面特性的影响,在10-4 Pa量级的背景真空和200℃下进行退火,可显著提高电池开路电压Voc和填充因子FF.本文结果表明:硅片前期处理的氧化膜保护工艺及后退火处理,皆可明显地改善HIT电池的界面性质、提高电池的转换效率.     

原子层沉积二氧化钛薄膜对钙钛矿太阳电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分.采用原子层沉积的方法制备二氧化钛薄膜,并将其作为电子传输层制备了平面钙钛矿太阳电池.系统研究了二氧化钛薄膜厚度和退火温度对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,TiO2的沉积速率约为0.41 ?/cycle,13 nm左右的二氧化钛薄膜能够获得较好的电池性能;后期退火改善了TiO2薄膜的光学和电学性能,但是退火产生的微小裂纹限制了电池的性能,因此,选择90 ℃退火条件下制 备的二氧化钛.最终利用原子层沉积制备的TiO2得到了17.1;的电池效率.     

绒面ZnO/Si异质结太阳能电池的初步研究

以p型单晶硅<100>作为衬底材料,通过化学腐蚀法得到硅绒面表面结构,采用喷雾热解法沉积掺Al的ZnO薄膜于绒面硅上,结合微电子光刻、磁控溅射和真空蒸镀等工艺制作上、下表面电极,于400 ℃氮气氛围下快速退火合金,得到Ag/Ti/n-ZnO/p-Si/Al异质结太阳能电池.对电池样品进行了原子力显微镜、霍尔效应测试、X射线衍射谱、电流电压特性等分析.得到电池最佳性能为:开路电压V_(oc)=355 mV,短路电流I_(sc)=36 mA,填充因子FF=0.41,电池效率达到5.2;.绒面异质结构有效降低了电池表面的光反射,相对增加了p-n结的有效面积,电池效率得到一定程度的提高.ZnO与Si界面之间SiO_2层的存在是目前影响电池效率的主要因素.     

阳极光电性能对聚合物太阳电池性能的影响

为验证ITO的光电性能,以不同类型ITO作为光电阳极,采用旋涂与真空蒸镀的方法制备本体异质结聚合物太阳电池ITO/PEDOT∶ PSS/P3HT∶ PCBM/Al,研究了ITO表面形貌及光场分布对太阳电池光电性能的影响.结果表明,合适的ITO厚度及表面形貌能够在有效收集空穴的同时,提高光子透过率,保证有源层对光子的吸收.合适的ITO阳极厚度及表面形貌能够有效提高聚合物太阳电池的光伏性能,使得聚合物电池的效率从0.07;提升至1.30;.     

CuSCN空穴传输层工艺对钙钛矿电池性能的影响

采用溶液法制备了硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜,并将其作为空穴传输层制备了平面n-i-p型钙钛矿太阳电池.系统考察了CuSCN薄膜退火温度、旋涂转速对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,CuSCN薄膜在70 ℃下退火10 min可以获得较好的电池性能;在此基础上通过调整旋涂转速至2000 r/min,控制CuSCN薄膜厚度约为240 nm,电池性能获得了进一步的提升,电池效率可达11.77;.该研究结果表明,CuSCN材料是一种有潜力的、低成本高性能无机空穴传输材料.     

隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了不同厚度的硅基p+/n+隧穿结,应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响.发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在一个最佳值.将优化后的p+/n+隧穿结分别应用于不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分别获得了9.95;(AM0,1353 W/m2)和9.87;(AM0,1353 W/m2)的光电转换效率.     

“类金字塔”状ZnO改善硅异质结电池近红外波段外量子效率

因晶体硅是间接带隙半导体材料,其较低的吸收系数限制了对近红外波段入射光的吸收.为此,引入金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术制备的ZnO薄膜,并通过改变掺杂流量和沉积时间调节ZnO∶ B(BZO)薄膜的光学和电学性能.将BZO薄膜用于硅异质结(SHJ)太阳电池的背反射电极,相比于传统结构,电池的反射率和外部量子效率在近红外波段得到显著改善.为进一步解释外量子效率增加的原因,在四甲基氢氧化铵(TMAH)湿法制绒的硅衬底上沉积BZO薄膜,得到了新型微纳米嵌套结构,并对其光吸收进行了测试分析.     

不同热处理氛围改善CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜形貌和结晶

有机-无机金属卤素钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术已经吸引到众多关注.近期研究表明,不管是在介空结构还是平面异质结结构的钙钛矿电池中,每次钙钛矿效率的重大突破都归因于钙钛矿薄膜质量的提高.钙钛矿太阳能电池与其他多晶薄膜太阳能电池相似,增加晶粒尺寸和减少晶界可以极大的增加器件效率.在本文中,钙钛矿薄膜形貌和结晶度在最优化的热处理过程可以得到极大的改善和提高.我们制备的高性能平面异质结钙结构钙钛矿太阳能电池,获得了17.81;的最高效率和17.44; ±0.5;的平均效率.     

背接触势垒对a-Si∶H/c-Si异质结太阳电池性能的影响

由载流子输运理论推出a-Si∶ H/c-Si异质结太阳电池的背接触势垒是其J-V曲线出现S-shape现象的原因之一,此时电池内部存在两个串联反偏的二极管,阻碍载流子输运.通过模拟计算验证该结论,发现硅基异质结太阳电池背接触产生的肖特基势垒高度存在最大临界值,高于此值则电池的开路电压、填充因子和转换效率会急剧衰减,而短路电流密度基本不变.     

ZnO/PbS量子点异质结太阳能电池结构调控研究

利用氧化锌溶胶-凝胶(Sol-Gel)、锌盐乙醇溶液(ES)和氧化锌纳米粒子溶液(NP)三种不同的籽晶层前驱液,在ITO衬底上通过化学浴沉积方法(CBD)制备出了一维氧化锌纳米棒阵列薄膜,并在所制备的氧化锌纳米棒阵列薄膜上构筑了具有“三维”异质结结构的PbS量子点太阳能电池.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射光谱分析等研究了籽晶层对氧化锌纳米棒阵列薄膜形貌、结构和光学性质的影响;结合电池性能测试结果,比较分析了“三维”异质结结构和“平面”异质结结构对电池性能的影响.结果表明:在ES籽晶层上生长的氧化锌纳米棒阵列薄膜的取向性最好,Sol-Gel次之,NP最差;在ES和Sol-Gel籽晶层上生长2h的样品透射率在80;左右;与“平面”异质结结构PbS量子点电池相比,基于氧化锌纳米棒阵列薄膜制备的“三维”异质结结构电池的短路电流可提高40;,表明“三维”异质结结构有利于载流子的分离和输运.